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基于GPRS与以太网的远程监控系统研究与设计

作　者: 徐井
导　师: 凌志浩
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 远程监控 ARM GPRS μCLinux 工业以太网
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

目前,远程监控领域大多采用有线通信方式进行数据传输,虽然可靠高、实用性好,但是仅能应用在生产范围相对集中,易于现场布线的工控现场。对于监测点相对分散,覆盖范围较广的场合,有线通信方式则存在很大的局限性。随着通信技术的飞速发展,尤其是3G蜂窝移动通讯技术的逐渐成熟,无线通信网络在远程监控系统中的应用也是日益增多。为此,通过扩展原有以太网监控设备,集成无线通信的方式来实现远程数据传输和设备监控的需求就日益突出。本文首先对远程监控系统的发展现状和应用前景进行了综述,然后详细分析了嵌入式系统技术、远程监控系统技术、工业以太网技术和GPRS无线通信技术,给出了远程监控系统的整体实现方案。在详尽分析监控平台实现原理的基础上,完成了硬件电路的设计,选用U-boot作为系统的启动程序,μCLinux作为ARM S3C44B0X的嵌入式操作系统,Boa作为Web服务器,并分别实现了到硬件平台的移植和配置。在此基础上,实现了GPRS通讯模块SIM300的串口驱动程序、GPIO驱动程序和相关应用程序的编写。根据实际的监控需要,采用WinSock实现远程监控中心与监控终端的数据通信。最后,通过温度传感器节点和直流电机实现了系统的集成测试。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题研究背景及其意义  10-11
    1.1.1 研究背景  10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 远程监控系统的相关技术  11-16
    1.2.1 嵌入式系统技术  11
    1.2.2 远程监控技术  11-13
    1.2.3 GPRS无线通信技术  13-15
    1.2.4 工业以太网技术  15-16
  1.3 论文主要研究内容和章节安排  16-18
第2章系统总体方案设计  18-28
  2.1 远程监控系统整体结构  18-19
    2.1.1 GPRS监控终端功能  19
    2.1.2 监控中心功能  19
  2.2 系统设计方案选择  19-26
    2.2.1 微处理器的选型  20-22
    2.2.2 嵌入式操作系统的选型  22-23
    2.2.3 GPRS通信模块的选型  23-25
    2.2.4 GPRS网络接入方案的选择  25-26
  2.3 系统设计步骤  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章硬件平台设计  28-36
  3.1 硬件平台总体设计规划  28
  3.2 ARM嵌入式系统设计  28-32
    3.2.1 微处理器S3C44BOX  28-29
    3.2.2 时钟电路  29-30
    3.2.3 SDRAM存储电路设计  30
    3.2.4 以太网RTL8019AS接口设计  30-32
  3.3 GPRS模块SIM300电路设计  32-35
    3.3.1 SIM300模块连接器设计  32-33
    3.3.2 SIM卡接口电路设计  33
    3.3.3 串行接口电路  33-34
    3.3.4 SIM300电源电路设计  34
    3.3.5 网络工作状态指示电路  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章嵌入式软件平台设计  36-48
  4.1 Bootloader功能和结构分析  36-37
  4.2 U-Boot特点分析和移植过程  37-38
  4.3 交义编译环境的搭建  38-39
  4.4 μCLinux内核的移植、配置及编译  39-41
    4.4.1 μCLinux内核的移植  39-41
    4.4.2 μCLinux内核的裁剪、配置和编译  41
  4.5 基于μCLinux的Boa服务器的设计  41-44
    4.5.1 μCLinux下Web服务器选择  41-42
    4.5.2 动态服务器与CGI  42-43
    4.5.3 嵌入式Boa服务器的配置实现  43-44
  4.6 μCLinux下GPIO驱动程序设计  44-47
  4.7 本章小结  47-48
第5章监控终端应用程序及上位机软件设计  48-60
  5.1 基于μCLinux的串口应用程序设计  48-50
  5.2 AT指令集概述  50-51
  5.3 GPRS数据传输程序的实现  51-52
  5.4 短消息处理模块实现  52-54
    5.4.1 短消息的传输模式  52
    5.4.2 PDU模式参数分析  52-53
    5.4.3 短消息传输模块实现  53-54
  5.5 上位机监控程序设计  54-57
    5.5.1 Windows Socket程序开发  54-55
    5.5.2 远程监控中心软件设计  55-57
  5.6 系统应用测试  57-58
  5.7 小章小结  58-60
第6章总结与展望  60-62
  6.1 工作总结  60
  6.2 技术展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  67

基于GPRS与以太网的远程监控系统研究与设计

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